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Cours première S année scolaire 2016-2017 Chapitre A : expression du patrimoine génétique ...................................................................... 4 1. Le monde passionnant des protéines.................................................................................................... 4 3. La synthèse des protéines dans la cellule.............................................................................................. 6 2. 4. 5. La relation gène & protéine................................................................................................................... 5 3.1. 3.2. Première étape de la synthèse protéique : la transcription de l’ADN en ARNm .......................... 6 Seconde étape de la synthèse protéique : la traduction de l’ARNm en protéine ......................... 6 Un ADN ; un ARN ; une protéine : c’est FAUX ! ..................................................................................... 8 Analyse des arbres généalogiques ........................................................................................................ 9 Chapitre B : la mitose & cycle cellulaire - 1 cellule œuf, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256, 512, 1024 cellules… puis un 1ère S ............................................................................................................ 10 1. Cellule : avant de te diviser, n’oublie pas de copier ton ADN ............................................................. 10 3. Cellule : entre 2 mitoses, tu te reposeras............................................................................................ 15 2. Cellule : pendant la mitose tu casseras tes chromosomes.................................................................. 13 Chapitre C : mutations, variabilité génétique & santé .............................................................. 16 1. 2. 3. 4. C’est bien l’ADN qui mute, pas les protéines ...................................................................................... 16 1.1. 1.2. Code génétique appliqué aux mutations .................................................................................... 16 Les rayons UV sont mutagènes ................................................................................................... 17 Devenir des mutations dans la cellule ................................................................................................. 18 L’effet bénéfique des mutations = la biodiversité allélique ................................................................ 19 L’effet délétère des mutations ............................................................................................................ 19 4.1. 4.2. L. Guérin « Les antibiotiques, c’est pas automatique » .............................................................................. 19 Les cancers sont les conséquences directes des mutations ........................................................ 20 Page 1 sur 71 Ecole Jeannine Manuel Cours première S année scolaire 2016-2017 Chapitre D : la tectonique des plaques ..................................................................................... 21 1. Une structure en pelure d’oignon à connaître .................................................................................... 21 3. Des reliefs et structures à connaître ................................................................................................... 25 2. Des roches à connaître ........................................................................................................................ 23 Chapitre E : validation du modèle de la tectonique des plaques ............................................ 30 1. SIX données de terrains qui valident le modèle de la tectonique des plaques ................................... 30 1.1. Données GPS :.............................................................................................................................. 30 1.3. Données d’alignements volcaniques : ......................................................................................... 31 1.2. 1.4. 1.5. 2. 1.6. Données de tomographie sismique ............................................................................................. 30 Données d’anomalies magnétiques : .......................................................................................... 32 Données d’âge du plancher océanique ....................................................................................... 33 Données d’épaisseur de sédiments sur le plancher océanique .................................................. 33 L’origine du magmatisme au niveau de la dorsale .............................................................................. 34 Chapitre F : étude de la vision ................................................................................................... 37 1. 2. Œil = appareil photographique ............................................................................................................ 37 Les photorécepteurs de la rétine : cônes et bâtonnets ...................................................................... 38 2.1. Vision centrale et périphérique : tout les sépare ! ...................................................................... 38 2.3. « Rien n'a de sens en biologie si ce n'est à la lumière de l'évolution » (Theodosius Dobjansky) 45 2.2. 3. 4. Opsine S, opsine M, opsine L ....................................................................................................... 44 Sans le cerveau, impossible de voir ..................................................................................................... 47 Compréhension de la vision au niveau cellulaire : neurones – drogues - plasticité neuronale .......... 50 4.1. Découverte du neurone............................................................................................................... 50 4.3. Plasticité du cerveau & apprentissage ........................................................................................ 53 4.2. L’action des drogues sur le cerveau ; exemple le LSD sur la vision ............................................. 52 Chapitre G : Devenir femme ou homme .................................................................................... 55 1. Appareils reproducteurs mâle et femelle............................................................................................ 55 3. Le contrôle hormonal de la différenciation sexuelle chez l’embryon ................................................. 57 2. L’appareil reproducteur chez l’embryon ............................................................................................. 56 L. Guérin Page 2 sur 71 Ecole Jeannine Manuel Cours première S année scolaire 2016-2017 Chapitre H: communication hormonale et reproduction humaine .......................................... 59 1. La régulation des fonctions reproductrices chez l’homme ................................................................. 59 1.1. 1.2. Les 2 fonctions du testicule : exocrine et endocrine ................................................................... 59 Régulation de la testostéronémie (= concentration de testostérone dans le sang) ................... 61 1.2.1. 1.2.2. 2. 3. L’hypothalamus régule les sécrétions de l’hypophyse ........................................................ 61 L’hypophyse régule les sécrétions des testicules ................................................................ 62 1.2.3. Les testicules exercent un rétrocontrôle négatif sur le complexe hypothalamohypophysaire ....................................................................................................................................... 62 La régulation des fonctions reproductrices chez la femme ................................................................ 64 2.1. 2.2. Une activité cyclique de l’ovaire, de l’utérus, des hormones...................................................... 64 Le contrôle exercé par le complexe hypothalamo-hypophysaire ............................................... 66 La maîtrise de la reproduction – procréation médicalement assistée ................................................ 68 Chapitre I : la production agricole ............................................................................................. 69 1. 2. De l’écosystème à l’agrosystème ........................................................................................................ 69 Améliorer les rendements ................................................................................................................... 70 L. Guérin Page 3 sur 71 Ecole Jeannine Manuel Cours première S année scolaire 2016-2017 Chapitre A : expression du patrimoine génétique Pb : quel est le rôle des protéines ? Comment sont-elles fabriquées ? 1. Le monde passionnant des protéines Les protéines jouent un rôle clé dans de nombreuses fonctions biologiques : Transport. Exemple, l’hémoglobine, protéine des globules rouges, fixe l’O2. Structure. Exemple, le collagène, protéine extracellulaire garantissant la résistance mécanique de nos tissus. Enzyme. Exemple, l’amylase, protéine sécrétée dans le tube digestif et capable de couper l’amidon en petite molécule de glucose. Hormone ; Exemple, l’insuline, protéine sécrétée dans le sang et qui régule le glucose dans le sang. Pb : une protéine, c’est quoi ? Voir TP à la découverte de quelques protéines Les protéines sont avec les glucides, les lipides et les acides nucléiques des molécules organiques. Chaque protéine est constituée par un enchaînement d’acides aminés, reliés entre eux. Il existe, dans le monde vivant, 20 acides aminés différents qui proviennent de l’alimentation. Chaque protéine est caractérisée par sa longueur, c’est à dire le nombre d’acides aminés et sa séquence, c’est à dire l’ordre des acides aminés Le phénotype d’un individu s’observe à différentes échelles de l’organisme. C’est le cas, par exemple, de la maladie génétique de l’albinisme : Echelle macroscopique : caractéristiques d’un individu visibles à l’œil nu (couleur des cheveux, de la peau…) Echelle microscopique ou cellulaire : caractéristiques d’un individu visibles dans la cellule au microscope Echelle moléculaire : le plus souvent au niveau de ses protéines L. Guérin Page 4 sur 71 Ecole Jeannine Manuel Cours première S année scolaire 2016-2017 2. La relation gène & protéine Le phénotype moléculaire dépend du patrimoine génétique de la cellule, c’est à dire des gènes et des versions alléliques c’est à dire du génotype. NB : le phénotype peut être modifié par l’environnement et des facteurs internes. Schéma d’un gène Schéma d’une protéine = séquence de nucléotides parmi les 4, = séquence d’acides aminés parmi les 20 adénine, guanine, cytosine, thymine existants chez tous les êtres vivants Molécule en forme de double hélice Molécule qui se replie en 3D grâce à divers types de liaisons (exemple liaison disulfure entre 2 atomes de soufre). Pb : comment fabriquer dans l’industrie pharmaceutique, une protéine ? Voir TP projet génomique Pour aller plus loin : les étapes de la fabrication d’un OGM http://www.cndp.fr/tdc/tous-les-numeros/les-biotechnologies/videos/article/transgeneseogm-et-therapie-genique.html L. Guérin Page 5 sur 71 Ecole Jeannine Manuel Cours première S année scolaire 2016-2017 3. La synthèse des protéines dans la cellule 3.1. Première étape de la synthèse protéique : la transcription de l’ADN en ARNm L’ARNm est une molécule proche de l’ADN, c’est un polymère de nucléotides mais il est monobrin et contient 4 nucléotides A, U, G, C (adénine, uracile, guanine, cytosine). La synthèse des protéines commence par la transcription : dans le noyau, l’ADN (brin transcrit) est copié en ARNm. Les ARN polymérase ouvrent l’ADN, lisent le brin transcrit et assemblent par complémentarité les nucléotides A U, T A, G C, C G : l’ARNm est complémentaire du brin transcrit. Sapin de Noël ? Pas du tout, observation au MET, dans le noyau, de la transcription Schéma d’interprétation : une succession d’ARN polymérase réalisent la transcription 3.2. Seconde étape de la synthèse protéique : la traduction de l’ARNm en protéine Le code génétique est une correspondance, c’est à dire une règle universelle, entre un triplet de nucléotides de l’ARNm, appelé codon, et un acide aminé (aa). Il est universel, redondant et avec de la ponctuation. La seconde étape de la synthèse des protéines est la traduction dans le cytoplasme. Les ribosomes, gros complexe enzymatique, vont parcourir l’ARNm et associer à chaque codon, un aa en créant une liaison de covalence entre chaque : la protéine s’allonge pas à pas. La traduction commence sur un codon d’initiation AUG codant pour la méthionine. La traduction se termine sur un codon stop qui permet aux ribosomes d’arrêter l’élongation de la protéine. Observation au ME dans le cytoplasme de la traduction L. Guérin Page 6 sur 71 Tableau du code génétique Ecole Jeannine Manuel Cours première S année scolaire 2016-2017 Schéma bilan de la traduction - à connaître par cœur L. Guérin Page 7 sur 71 Ecole Jeannine Manuel Cours première S année scolaire 2016-2017 4. Un ADN ; un ARN ; une protéine : c’est FAUX ! 1 ADN ; 1 ARN ; 1 protéine : c’est FAUX Dans une cellule eucaryote, l’information génétique est formée par des séquences codantes séparées par des séquences non codantes. Ainsi après la transcription dans le noyau, un ARN pré-messager est formé. Il y a alors maturation encore appelé épissage, ce qui permet d’éliminer certaines portions non codantes (= introns) de l’ARN pré-messager : divers ARNm peuvent ainsi être fabriqués à partir du même ARN pré-messager. Les parties codantes sont appelées exons. C’est l’ARNm qui migre alors dans le cytoplasme pour être traduit. Schéma bilan épissage de l’ARN Pour aller plus loin : http://acces.ens-lyon.fr/evolution/logiciels/anagene/programmes-de-1ere-s2011/expression-de-linformation-genetique/epissage L. Guérin Page 8 sur 71 Ecole Jeannine Manuel Cours première S année scolaire 2016-2017 5. Analyse des arbres généalogiques Pb : comment le médecin peut-il prédire un risque de maladie génétique ? Voir TD arbre généalogique On oppose aux maladies infectieuses les maladies génétiques qui sont transmises héréditairement. Dans les cas les plus simples, un seul gène est muté. L’individu sera alors homozygote (2 allèles identiques) ou hétérozygote (2 allèles différents) pour l’allèle muté. Si l’allèle est récessif, seuls les homozygotes seront atteints par la maladie. Si l’allèle est dominant, même les hétérozygotes seront atteints par la maladie. Les échiquiers de croisement permettent d’établir la probabilité pour un couple d’avoir un enfant malade. Parent 1 Parent 2 (A) (B) (A//A) (A//B) [A] [A] (A//B) (B//B) (B) [A] [B] Echiquier de croisement entre 2 parents 1 & 2 hétérozygote (A//B) (A) Entre ( ) parenthèses = Entre [ ] crochets = A= B= les génotypes les phénotypes Allèle sain dominant Allèle muté récessif Dans cet exemple, le risque pour ce couple d’avoir un enfant malade est de ¼. L. Guérin Page 9 sur 71 Ecole Jeannine Manuel Cours première S année scolaire 2016-2017 Chapitre B : la mitose & cycle cellulaire - 1 cellule œuf, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256, 512, 1024 cellules… puis un 1ère S Pb : comment maintenir le caryotype lors de la division cellulaire ? 1. Cellule : avant de te diviser, n’oublie pas de copier ton ADN Les chromosomes ne sont jamais visibles au microscope sauf au moment d’une division cellulaire. Au cours d’une division cellulaire, l’ADN se condense autour d’un squelette protéique pour former le chromosome à 2 chromatides classique appelé chromosome métaphasique. Chaque chromatide est constituée d’un ADN. En dehors d’une division cellulaire, le chromosome est décondensé et sous la forme d’ADN. Schéma de l’ADN aux chromosomes – à connaitre L. Guérin Page 10 sur 71 Ecole Jeannine Manuel Cours première S année scolaire 2016-2017 Pb : comment recopier l’ADN sans se tromper ? TP Travaux de Stahl et Meselson Avant une division cellulaire, des fourches de réplication sont visibles au niveau de l’ADN : elles correspondent à la copie de l’ADN. Observation au microscope électronique de l’ADN avec au niveau des flèches les fourches de réplication (grossissement X ???) 3 hypothèses possibles pour copier l’ADN Pour comprendre le protocole de l’expérience de Stahl et Meselson : http://www.geniebio.ac-aix-marseille.fr/biomol/docs/semi.html Stahl et Meselson ont démontré que la réplication de l’ADN, qui précède une division cellulaire, se fait suivant le mode semi-conservatif : chaque ADN formé au cours de la réplication possède un brin initial et un brin formé. La réplication se fait dans le noyau grâce à des enzymes, les ADN polymérases. La réplication se déroule pendant la phase du cycle cellulaire dénommée phase S. L. Guérin Page 11 sur 71 Ecole Jeannine Manuel Cours première S année scolaire 2016-2017 Schéma bilan : réplication de l’ADN et lien avec le chromosome métaphasique – A connaitre Pour aller plus loin : http://www.medecine.unige.ch/enseignement/dnaftb/20/concept/index.html Une animation Flash pour autoévaluation L. Guérin Page 12 sur 71 Ecole Jeannine Manuel Cours première S année scolaire 2016-2017 2. Cellule : pendant la mitose tu casseras tes chromosomes Pb : comment trier équitablement les chromosomes pendant la division cellulaire ? TP observation de mitoses de racines d’ail Superbe film de la mitose : http://www.youtube.com/watch?v=xvOll8rRQSg Une animation Flash : http://www.biologieenflash.net/animation.php?ref=bio-0079-2 La division cellulaire s’appelle mitose. Elle se divise en 4 phases : Prophase = condensation des chromosomes à 2 chromatides = chromosome métaphasique. Disparition progressive de la membrane nucléaire. Métaphase = alignement des chromosomes métaphasique sur la plaque équatoriale. Le moteur du déplacement des chromosomes est un ensemble de protéines tubulaires, les microtubules. Anaphase = chaque chromosomes à 2 chromatides se casse en 2 chromosomes à 1 chromatide. Télophase = migration vers les 2 pôles de la cellule, de 2 lots de chromosome à 1 chromatide identiques. Décondensation des chromosomes pour revenir sous la forme de chromatine. Reformation progressive de la membrane nucléaire. Division du cytoplasme. A la fin de la mitose, les 2 cellules formées (cellules filles) sont identiques entre elles et surtout identiques à la cellule initiale (cellule mère). L. Guérin Page 13 sur 71 Ecole Jeannine Manuel Cours première S L. Guérin année scolaire 2016-2017 Page 14 sur 71 Ecole Jeannine Manuel Cours première S année scolaire 2016-2017 3. Cellule : entre 2 mitoses, tu te reposeras G1 S G2 interphase M Cycle cellulaire d’une cellule – à connaitre Le cycle cellulaire correspond à la vie d’une cellule, il comprend l’interphase et la mitose : La cellule est le plus souvent en interphase. Les chromosomes sont décondensés donc invisibles. En effet, la forme compacte chromosomique est incompatible avec la synthèse protéique. Pendant la phase S, ou réplication, la quantité d’ADN double, virtuellement les chromosomes passent de 1 à 2 chromatides. Il n’y a que pendant la mitose où les chromosomes sont visibles car condensés. Cela permet un partage équitable du matériel génétique dans les 2 cellules. L. Guérin Page 15 sur 71 Ecole Jeannine Manuel Cours première S année scolaire 2016-2017 Chapitre C : mutations, variabilité génétique & santé Pb : les mutations sont-elles toujours synonymes de danger, problèmes, maladies ? 1. C’est bien l’ADN qui mute, pas les protéines 1.1. Code génétique appliqué aux mutations Pb : quelles sont les conséquences des mutations sur les protéines ? Voir TP mutation On appelle mutation, le changement de la séquence des nucléotides dans l’ADN. Selon le type de changement on distingue les mutations par substitution, délétion, insertion. Les conséquences d’une mutation sont variables sur la séquence d’acides aminés de la protéine correspondante, tout dépend du code génétique. Cas 1 : comme le code génétique est redondant, certaines mutations sont qualifiées de silencieuses car elles ne modifient pas la séquence des acides aminés. Cas 2 : le plus souvent une mutation par substitution changera un seul acide aminé dans la séquence de la protéine. Si cet acide aminé est impliqué dans le site actif d’une enzyme, celle-ci pourra perdre en efficacité. Cas 3 : les mutations par insertion ou par délétion sont les plus lourdes de conséquences sur les protéines car toute la séquence d’acide aminé en aval du triplet muté est modifiée : un codon STOP prématuré en particulier peut apparaître, ce qui écourte la protéine. Au contraire le codon STOP peut disparaître ce qui allonge la protéine. protéine écourtée L. Guérin protéine modifiée Page 16 sur 71 Ecole Jeannine Manuel Cours première S année scolaire 2016-2017 Les mutations peuvent se dérouler à 2 moments différents du cycle cellulaire : Cas 1 : pendant la phase S = réplication de l’ADN. L’ADN polymérase peut commettre des erreurs d’appariement de nucléotides. Ces erreurs sont spontanées, rares, aléatoires. ATGCATGC TACGTACG + ATGCATGC TACGTCCG ATGCATGC TACGTACG + ATGCATGC TACGTACG ATGCAGGC TACGTCCG Mutation pendant la réplication (phase S) En vert = brin matrice / en orange = brin synthétisé / en gras souligné = mutation Cas 2 : en dehors de la réplication, l’ADN peut spontanément subir une modification de nucléotides. Cependant certains facteurs de l’environnement peuvent provoquer ces mutations. C’est le cas de la radioactivité, des rayons X, des UV, de molécules comme le benzopyrène de la fumée de cigarette (hé oui : « fumer pue ; fumer tue »). 1.2. Les rayons UV sont mutagènes Pb : quelle est l’action des UV sur les levures ? Voir TP mutation et crème s(c)olaire La fréquence de mutation est augmentée par certains agents physico-chimiques de l’environnement. L’exemple le plus connu est celui des UV (UVA entre 400 et 315 nm ; UVB entre 315 et 280 nm). Ces longueurs d’onde sont absorbées par certaines bases azotées qui se répètent en particulier les thymines. Ils provoquent alors des dimères de thymine par formation d’une liaison de covalence. Cet accident déforme l’ADN et l’ADN polymérase sera perturbée dans sa réplication ce qui provoque des erreurs donc des mutations. CQFD ! >> Formation d’une liaison entre les 2 nucléotides à thymine dans la séquence de l’ADN. Ce dimère entrainera secondairement une mutation par mésappariement des nucléotides. Moitié de boite exposée 30 secondes aux UV. Conclusion : Mortalité importante 1 mutant blanc Moitié de boite exposée 30 secondes aux UV mais protégée par crème solaire. Conclusion : Mortalité faible 1 mutant blanc Souche Ade2 en culture en boite de Pétri © 1ère S 2013 L. Guérin Page 17 sur 71 Ecole Jeannine Manuel Cours première S année scolaire 2016-2017 Quelques colonies de levures ade2 se développent malgré les UV mais avec un phénotype différent : elles sont devenues blanches au lieu de la couleur initiale rouge. Le pigment rouge est maintenant transformé et ne s’accumule plus dans la levure mutée qui devient blanche et ceci grâce à une mutation d’un gène impliqué dans cette transformation. 2. Devenir des mutations dans la cellule Pb : que deviennent les mutations dans la cellule ? Voir TD Xeroderma pigmentosum Les individus souffrant de Xeroderma pigmentosum ne peuvent pas s’exposer au soleil car ils développent des cancers de la peau. C’est une maladie génétique liée à un déficit des systèmes de réparation de l’ADN. En effet, les mutations qui apparaissent chez un individu sont normalement éliminées par des protéines de réparation. Si l’une d’elles est déficiente, alors les mutations ne sont plus éliminées et l’individu peut développer un cancer. Système de réparation des dimères de thymine (INRP) – pour information ! dans ce cas sera constitué de cellule portant la mutation. Toutes les mutations qui persistent ne sont pas obligatoirement transmises à la descendance. Si la mutation se déroule dans une cellule somatique, elle ne sera pas transmise. Elle pourra cependant conduire à un dérèglement du cycle cellulaire et aboutir à un cancer. Si la mutation se déroule dans une cellule germinale, elle sera transmise à la descendance qui Schéma mutations germinales et somatiques – à connaître ! L. Guérin Page 18 sur 71 Ecole Jeannine Manuel Cours première S année scolaire 2016-2017 3. L’effet bénéfique des mutations = la biodiversité allélique Pb : en quoi les mutations sont-elles une source de biodiversité ? Les mutations germinales peuvent occasionnellement former de nouveaux allèles d’un gène déjà existant. Si tous les individus d’une même espèce ne possèdent pas les mêmes allèles, c’est bien à cause de cette accumulation de mutations au cours des générations. Ces allèles peuvent expliquer la variation de certains caractères (comme la couleur de la peau) que l’on observe au sein d’une espèce. Ce sont donc bien les mutations qui expliquent la biodiversité génétique ou allélique d’une espèce. 4. L’effet délétère des mutations 4.1. « Les antibiotiques, c’est pas automatique » Pb : comment voir les bactéries devenir résistantes à un antibiotique ? Voir TP bactéries et antibiotiques Les ATB sont des molécules qui inhibent la croissance des bactéries uniquement, souvent en bloquant spécifiquement leur synthèse protéique. Ca ne « marche pas » sur : les virus (grippe) les champignons (mycose) les protozoaires (paludisme) Une colonie de E. coli résistante à l’ATB >> Ci-contre, une boite de Pétri avec une gélose complétée d’antibiotique. Les quelques bactéries E.coli qui se développent sur ce milieu sont des mutants résistants à cet antibiotique © 1ère S 2013 Des mutations tout à fait aléatoires, c’est à dire même sans que la bactérie soit exposée à l’ATB, peuvent se produire dans la population bactérienne et faire apparaître par exemple une résistance à un ATB. La fréquence de mutation est très faible, de l’ordre de 10-9. Les bactéries qui présentent cette mutation peuvent alors se développer malgré la présence de cet ATB dans le milieu. En présence de l’ATB, seules ces bactéries survivront et donc se multiplieront. Ce phénomène s’appelle la sélection naturelle. Plus on utilise un ATB et plus on sélectionne les bactéries résistantes à cet ATB. NB : cet exemple est traité comme un exemple d’effet délétère des mutations : c’est une vision très anthropocentrique ! Pour la bactérie, c’est tout le contraire : la mutation est bénéfique pour elle, puisqu’elle l’a rendue résistante. L. Guérin Page 19 sur 71 Ecole Jeannine Manuel Cours première S année scolaire 2016-2017 4.2. Les cancers sont les conséquences directes des mutations Pb : quels événements conduisent au développement d’un cancer ? Les cancers ne sont pas directement des maladies infectieuses ou génétiques. Ils sont liés à la formation de mutations dans les cellules somatiques touchant les gènes souvent impliqués dans la mitose. Par exemple, le gène P53 est fondamental, puisqu’il code pour une protéine qui bloque le cycle cellulaire ou entraîne la mort de la cellule. Son expression est augmentée par exemple en cas d’exposition aux UV. En bloquant la cellule en phase G1, il permet alors indirectement la réparation des mutations, causées par les UV, qui auraient été copiées si la cellule était entrée en mitose : « le gène P53 est donc bien antimutagène ». Une personne possédant 2 allèles mutés du gène P53 a donc un risque accru de déclencher un cancer. Gène P53 et cancer La cellule mutée et déréglée se divise alors activement en formant un clone de cellules cancéreuses appelé tumeur. Certains facteurs physico-chimiques de l’environnement mais aussi des infections virales peuvent déclencher l’apparition d’un cancer : Fumée de cigarette, contenant du benzopyrène, responsable du cancer des poumons Virus de l’hépatite responsable de cancer du foie Virus papillomavirus = maladies sexuellement transmissibles responsable du cancer du col de l’utérus Pour aller plus loin : http://www.univ-paris-diderot.fr/Mediatheque/spip.php?article63 L. Guérin Page 20 sur 71 Ecole Jeannine Manuel Cours première S année scolaire 2016-2017 Chapitre D : la tectonique des plaques Pb : qu’est qu’une plaque tectonique ? 1. Une structure en pelure d’oignon à connaître VOIR Schéma 1 : différences lithosphères océaniques et continentales L. Guérin Page 21 sur 71 Ecole Jeannine Manuel Cours première S année scolaire 2016-2017 Lithosphère = couche la plus externe du globe terrestre, d’une épaisseur de 70 km sous les océans ou 150 km sous les continents. Elle est formée de : la croûte terrestre* (océanique ou continentale) la partie supérieure du manteau*. Elle est considérée comme rigide, elle est découpée en plaques lithosphériques* mobiles. Asthénosphère = partie du manteau* située immédiatement sous la lithosphère* ; elle s’étend de : la couche à moindre vitesse (= LVZ*) entre 100 et 200 km de profondeur, ce qui correspond globalement à l’isotherme 1 300°C jusqu’à environ 700 km de profondeur. Elle est moins rigide que la lithosphère* (= comportement ductile* = faible résistance à la déformation). Plaque lithosphérique = la lithosphère* est subdivisée en vastes domaines, les plaques, séparées par des limites de plaques où se concentrent les activités géologiques (séismes et volcans). Ces plaques se déplacent horizontalement sur l’asthénosphère* qui est ductile*. Leurs frontières sont de 3 types : dorsales* zones de subduction* failles transformantes*. Croûte = partie la plus superficielle du globe terrestre. Elle est séparée du manteau* sous-jacent par la discontinuité du MOHO*. La croûte océanique* (épaisseur 7 km environ) est constituée essentiellement de basaltes* et de gabbros*, éventuellement sous des roches sédimentaires. La croûte continentale* (épaisseur 35 km sous les continents, plus de 70 km sous les chaînes de montagne) est surtout formée de granite* et de roches métamorphiques* recouvertes localement de roches sédimentaires. Manteau = enveloppe intermédiaire située entre la croûte* terrestre (dont il est séparé par la discontinuité du Moho*) et le noyau (profond de 2900 km de profondeur au niveau de la discontinuité de Gutenberg). Il est constitué de péridotites*. Il est TOUJOURS à l’état solide ! Discontinuité du Moho = limite entre la croûte* et le manteau*. C’est une limite pétrologique c’est à dire entre 2 roches différentes. Le Moho est profond de 7 km sous la croûte océanique. Le Moho est profond de 35 km sous la croûte continental. Discontinuité LVZ = zone située sous le manteau lithosphérique* dans le manteau asthénosphérique ; globalement elle correspond à l’isotherme 1300°C. C’est une limite rhéologique c’est à dire marquée par un comportement de la roche. Le manteau lithosphérique* est cassant* ; le manteau asthénosphérique* est ductile*. L. Guérin Page 22 sur 71 Ecole Jeannine Manuel Cours première S année scolaire 2016-2017 2. Des roches à connaître Roches magmatiques = roches qui résultent de la solidification d’un magma* lors de son refroidissement. Deux catégories : roches plutoniques = roches ayant cristallisé en profondeur, donc lentement, au sein de la lithosphère* (ex : granite*, gabbro*). On les reconnaît au microscope grâce à la structure grenue*. Roches volcaniques = roches ayant cristallisé, au moins en partie, à la surface de la lithosphère*, donc rapidement (ex : basalte*). On les reconnaît au microscope grâce à la structure microlithique*. Roches sédimentaires = roches formées à la surface de la Terre, le plus souvent dans l’eau, et qui résultent de l’accumulation de sédiments. Ces sédiments proviennent de 3 sources : Accumulation de particules arrachées à des roches préexistantes ; ex : sables, grès, argiles Précipitation de substances initialement dissoutes ; ex : évaporites comme le gypse Accumulation de coquilles ou de tests d’organismes ; ex : calcaires. Ces roches sont souvent disposées en strates et peuvent renfermer des fossiles. Roches métamorphiques = roches qui résultent de la transformation à l’état solide de roches préexistantes, sous l’action d’une modification de la température et/ou de la pression, avec cristallisation de nouveaux minéraux. A aucun moment la roche n’entre en fusion partielle [programme de TS ]. Structure microlitique = caractérise une roche qui ne montre pas ou peu de cristaux visibles à l’œil nu et dont l’examen microscopique révèle la présence de quelques gros cristaux (= phénocristaux) noyés dans une pâte vitreuse constituée de verre non cristallisé et de microlites (= petits cristaux en baguettes). Cette structure caractérise les roches magmatiques volcaniques* et traduit un refroidissement rapide en surface. Photographie d’un basalte à structure microlithique (LPA x15) L. Guérin Page 23 sur 71 Ecole Jeannine Manuel Cours première S année scolaire 2016-2017 Structure grenue = caractérise une roche entièrement cristallisée, dont tous les minéraux sont visibles à l’œil nu. Cette structure caractérise les roches magmatiques plutoniques* et traduit un refroidissement lent en profondeur (quelques kilomètres). Schéma d’un granite à structure grenue (LPA x15) mi = mica / q = quartz / fp = feldspath plagioclase Quelques roches classiques : Basalte = roche magmatique volcanique*, de structure microlitique*, constituée essentiellement des minéraux suivants : feldspath plagioclase, pyroxène, olivine noyés dans du verre. Abondant dans la croûte océanique*. Gabbro = roche magmatique plutonique*, de structure grenue*, constituée essentiellement des minéraux suivants : feldspath plagioclase, pyroxène et olivine. Abondant dans la croûte océanique*. Granite = Roche magmatique plutonique*, de structure grenue*, constituée essentiellement des minéraux suivants : quartz, feldspath plagioclase, mica. Abondant dans la croûte continentale*. Péridotite = roche magmatique entièrement cristallisée, de couleur verdâtre, constituée essentiellement d’olivine. Abondant dans le manteau*. Calcaire = roche sédimentaire* que l’on retrouve souvent en surface sur la croûte continentale ou la croûte océanique. Elle est composée de carbonate de calcium (CaCO3). Elle se reconnaît car elle fait effervescence avec le test à l’acide. En bref … Ductile = se dit d’une roche, qui soumise à une contrainte se déforme sans casser, un peu comme la pâte à modeler ; la péridotite* de l’asthénosphère* est ductile contrairement à la péridotite du manteau lithosphérique* qui est cassante*. Cassante = se dit d’une roche qui, soumise à une contrainte finit par casser, un peu comme une règle en plastique ; la péridotite* de l’asthénosphère* est ductile contrairement à la péridotite du manteau lithosphérique* qui est cassante*. L. Guérin Page 24 sur 71 Ecole Jeannine Manuel Cours première S année scolaire 2016-2017 3. Des reliefs et structures à connaître VOIR Schéma 2 : accrétion au niveau de la dorsale L. Guérin Page 25 sur 71 Ecole Jeannine Manuel Cours première S année scolaire 2016-2017 VOIR Schéma 3 : fonctionnement d’une zone de subduction L. Guérin Page 26 sur 71 Ecole Jeannine Manuel Cours première S année scolaire 2016-2017 Dorsale océanique = relief positif au fond des océans. C’est le plus long relief terrestre qui parcourt tous les océans. C’est au niveau de la dorsale que se déroule, en continu, la formation du plancher océanique. Chaine de montagne de collision = relief positif sur les continents. En France, les Alpes constituent un exemple typique de chaine de collision [programme TS ]. Marge continentale = région immergée de la bordure d’un continent, faisant le raccord avec les fonds océaniques. Il en existe 2 types : marge passive (exemple au large de la Bretagne) = le passage de la croûte continentale* à la croûte océanique* se fait au sein de la même plaque lithosphérique. Région calme, sans manifestations sismiques ou volcaniques. Trois unités de plus en plus profondes se succèdent en partant du littoral : le plateau continental (0 à 200 m), la pente continentale (200 à 4000 m) qui se raccorde à la plaine abyssale vers 5000 m de profondeur. Marge active (exemple au large des Antilles) = marge au niveau de laquelle la lithosphère océanique* s’enfonce par subduction* sous une autre lithosphère*. Région marquée par une forte activité sismique et volcanique. Fosse de subduction = relief négatif au fond océans. La plus profonde est la fosse des Mariannes avec 12 km de profondeur. On les trouve en bordure des continents (exemple côte ouest de l’Amérique du Sud) ou des iles volcaniques (exemple arc Antillais). Subduction = Enfoncement d’une lithosphère océanique* sous une autre lithosphère océanique ou continentale. Plusieurs marqueurs caractérisent une zone de subduction : du magmatisme et surtout de la sismicité caractérisée par le plan de Bénioff*. Plan de Bénioff = lorsqu’on observe en coupe la répartition des séismes* au niveau d’une fosse de subduction*, on observe un alignement des foyers sismiques sur un plan incliné de 20 à 90°. Plus on s’éloigne de la fosse* et plus les séismes* sont profonds. Il traduit l’enfoncement d’une plaque lithosphérique* océanique sous une seconde plaque lithosphérique océanique ou continentale. En s’enfonçant dans l’asthénosphère*, la plaque lithosphérique océanique accumule des contraintes et se rompt régulièrement provoquant des séismes. Schéma du plan de Bénioff dans la zone de subduction - Sismolog En jaune séismes superficiels ; en rouge séismes intermédiaires ; en noir séismes profonds L. Guérin Page 27 sur 71 Ecole Jeannine Manuel Cours première S année scolaire 2016-2017 Faille normale = faille de distension. C’est une cassure dans un bloc de roches qui caractérise une zone en distension actuelle ou ancienne (rift*, marge passive*). Le bloc situé au-dessus de la faille s’abaisse par rapport à l’autre. Faille inverse = faille de compression. C’est une cassure dans un bloc de roches qui caractérise une zone en compression. Le bloc situé au-dessus de la faille s’élève par rapport à l’autre. Faille transformante = cassure qui décale l’axe de la dorsale. Séisme ou tremblement de terre = résulte de la rupture brutale des roches qui ont accumulé au cours du temps des contraintes type compression ou extension. Ce phénomène libère alors de l’énergie sous la forme d’ondes sismiques (= vibrations). Foyer sismique = c’est précisément l’endroit où la roche se brise, ce qui déclenche le séisme. Sismographe = capteur qui permet d’enregistrer les ondes sismiques libérées par un tremblement de terre. Onde P = ondes premières ou de compression et décompression, responsables du grondement lors d’un séisme. Plus rapides que les ondes S. Permettent de déterminer la structure du globe. L. Guérin Page 28 sur 71 Ecole Jeannine Manuel Cours première S année scolaire 2016-2017 Onde S = ondes secondaires ou de cisaillement (ou transversales). Plus lentes que les P, elles arrivent donc plus tard. Permettent de déterminer la structure du globe mais ne se propagent que dans les solides. L. Guérin Page 29 sur 71 Ecole Jeannine Manuel Cours première S année scolaire 2016-2017 Chapitre E : validation du modèle de la tectonique des plaques Pb : comment les données récentes ont-elles conforté le modèle de la tectonique des plaques ? 1. SIX données de terrains qui valident le modèle de la tectonique des plaques 1.1. Données GPS : Technique de positionnement par satellites (Global Positioning System) qui mesure les directions et vitesses de stations à la surface du globe. Pb : dans quelle direction et à quelle vitesse les plaques lithosphériques avancent-elles ? Voir TP GPS Les 2 stations HILO ET BJFS sont clairement dans un contexte de convergence ; normale la frontière de plaque est une zone de subduction : CQFD ! Les 2 stations PAMA ET EISL sont clairement dans un contexte de divergence ; normale la frontière de plaque est une dorsale : CQFD ! Carte des données GPS, indiquant la mobilité des plaques – ne pas apprendre 1.2. Données de tomographie sismique Méthode utilisée en géologie pour explorer le globe en profondeur et connaître les variations de température locale. En enregistrant les temps d’arrivée d’ondes sismiques* libérées par un tremblement de terre*, on peut calculer la vitesse de propagation des ondes sismiques et ainsi extrapoler la température en profondeur. Ex : une accélération des ondes sismiques traduit la traversée de roches froides. L. Guérin Page 30 sur 71 Ecole Jeannine Manuel Cours première S année scolaire 2016-2017 La « langue » bleue est caractérisée par une accélération des ondes sismiques. Aussi les températures dans cette zone sont plus froides : il s’agit d’une zone de subduction. Tomographie sismique dans le Pacifique (vue en COUPE) – ne pas apprendre 1.3. Données d’alignements volcaniques : Il existe en profondeur dans le manteau*, des zones anormalement chaudes (= point chaud) qui provoquent la fusion partielle de péridotite* et donc la formation de magma*. En remontant à la surface, il génère des volcans. Si la plaque lithosphérique* en surface est en mouvement, alors on observe une trainée de volcans qui permet de retracer la direction et la vitesse de cette plaque. Croûte Lithosphère en mouvement Manteau lithosphérique Magma ascendant Schéma en COUPE d’un alignement volcanique – à connaitre L. Guérin Page 31 sur 71 Ecole Jeannine Manuel Cours première S année scolaire 2016-2017 1.4. Données d’anomalies magnétiques : Certaines roches riches en magnétite (oxyde de fer) comme le basalte* possèdent des propriétés magnétiques. En effet elles conservent le champ magnétique de l’époque quand elles se sont mises en place par refroidissement du magma* (point de Curie). Quand on mesure aujourd’hui dans l’océan le champ magnétique, on mesure à la fois le champ magnétique actuel plus (ou moins) le champ magnétique fossilisé dans les basaltes du plancher océanique. Cela dessine la ‘peau de zèbre’. Schéma des anomalies magnétiques enregistrées dans le plancher océanique – ne pas apprendre L. Guérin Page 32 sur 71 Ecole Jeannine Manuel Cours première S année scolaire 2016-2017 1.5. Données d’âge du plancher océanique En s’éloignant de la dorsale*, l’âge du plancher océanique (en particulier les basaltes*), augmente de manière régulière. Ce constat est, de plus, symétrique de part et d’autre de la dorsale. Carte geomapapp – âge des fonds océaniques dans l’Atlantique – ne pas apprendre 1.6. Données d’épaisseur de sédiments sur le plancher océanique En s’éloignant de la dorsale*, l’épaisseur des roches sédimentaires, augmente de manière régulière. Ce constat est de plus symétrique de part et d’autre de la dorsale. En effet plus les roches du plancher sont vieilles et plus elles ont eu le temps d’accumuler des dépôts de sédiments. Graphique de l’épaisseur des sédiments en fonction de l’axe de la dorsale (vue en COUPE). L. Guérin Page 33 sur 71 Ecole Jeannine Manuel Cours première S année scolaire 2016-2017 2. L’origine du magmatisme au niveau de la dorsale On le sait, les 2900 premiers km de la Terre sont solides : impossible donc d’expliquer du magmatisme en surface et pourtant, la dorsale est une zone avec beaucoup de volcans. Exemple Islandais Pb : comment faire fondre de la péridotite ? Voir TP magmatisme Géotherme d’une zone = C’est une donnée de terrain obtenue par mesure directe dans la Terre. Sur un graphique, on peut donc tracer cette courbe qui représente l’évolution de la température en fonction de la profondeur. Solidus d’une roche = C’est une courbe expérimentale de laboratoire obtenue pour chaque roche. On regarde pour chaque couple de pression / température, l’état de la roche : solide ou liquide. Sur un graphique, on peut donc tracer cette courbe qui limite, à gauche le domaine où une roche est solide, du domaine à droite où elle est entre en fusion. Fenêtre où le géotherme de dorsale dépasse le solidus de la péridotite = fusion partielle Bleu pointillé = géotherme classique Rouge = géotherme de dorsale Bleu continu péridotite = solidus de la Diagramme « pression – température » avec le géotherme et le solidus de la péridotite – à connaitre (sans les valeurs) L. Guérin Page 34 sur 71 Ecole Jeannine Manuel Cours première S année scolaire 2016-2017 Fusion partielle = pour qu’une roche à l’état solide entre en fusion partielle il faut nécessairement que le géotherme* dépasse le solidus* de la roche. Dans ce cas, seulement, un magma pourra être créé. Dans le cas des dorsales*, c’est le géotherme qui est déplacé vers la droite et le haut car le manteau asthénosphérique* remonte du fait de la convection* mantellique. Magma = roche à l’état liquide, obtenue par fusion partielle d’une roche. Lorsque ce magma, propulsé par des gaz, arrive en surface on parle alors de lave. Convection = c’est une des façons de transférer de la chaleur. Il y a un mouvement de matière qui permet le transfert de chaleur. Ainsi dans le manteau, la chaleur interne est transférée vers la surface par des lents mouvements appelés cellules de convection du manteau. La péridotite remonte plus rapidement qu’elle ne se refroidit ; conséquence, la chute de pression entraine sa fusion partielle ! Expansion océanique = renouvellement du plancher océanique. C’est au niveau de l’axe de la dorsale que se forme la croûte océanique* par remonté de magma*. Le refroidissement de ce magma fabrique donc du gabbro* et du basalte*. Ce phénomène se déroule en permanence de telle sorte que les roches de la croûte océanique sont remplacées par des plus jeunes dans l’axe de la dorsale = double tapis roulant. L. Guérin Page 35 sur 71 Ecole Jeannine Manuel Cours première S année scolaire 2016-2017 En bref : marge passive… Rift = fossé d’effondrement caractérisé par une activité volcanique et sismique. Il peut être situé au milieu d’une dorsale (= rift océanique) ou sur un continent (= rift continental). Il témoigne d’une distension de la région où il se forme. Sédiments syn-rifts = sédiments disposés en éventail au-dessus des blocs entre deux failles actives qui attestent d’un dépôt accompagnant le basculement des blocs. Ces sédiments sont contemporains de la phase d’extension. Sédiments anté-rifts = sédiments constituant le sommet des blocs basculés et qui sont antérieurs à l’extension. Sédiments post-rifts = sédiments recouvrant l’ensemble de la croûte granitique fracturée de la marge, sans être déformés. Ils sont postérieurs au basculement des blocs et au mouvement d’extension. L. Guérin Page 36 sur 71 Ecole Jeannine Manuel Cours première S année scolaire 2016-2017 Chapitre F : étude de la vision Pb : comment percevoir le monde en images ? 1. Œil = appareil photographique Schéma bilan de l’œil (à savoir redessiner sans fond) Les légendes soulignées représentent l’ensemble des structures traversées par les photons jusqu’à la rétine où se « forme » l’image. Toutes ces structures sont donc logiquement transparentes ! Appareil photographique Œil Un boitier hermétique à la lumière Enveloppes : sclérotique + choroïde noire Une chambre noire sans obstacle Des milieux transparents à la lumière : humeur aqueuse et vitrée + cristallin Entrée de lumière par le diaphragme de Entrée de lumière par la pupille au centre de l’objectif l’iris Une lentille dans l’objectif pour la mise au point Une lentille derrière l’iris = cristallin Une ouverture à diamètre réglable pour régler Une ouverture à diamètre réglable pour régler la profondeur de champs : le diaphragme la profondeur de champs : la pupille Une image « capturée » par la pellicule L. Guérin Une image « capturée » par la rétine Page 37 sur 71 Ecole Jeannine Manuel Cours première S année scolaire 2016-2017 Pour aller plus loin : http://www5.ac-lille.fr/~svt/svt/articles.php?lng=fr&pg=563 Lien avec le cours de physique : le cristallin joue le rôle de lentille convergente en focalisant la lumière sur la rétine. Il est formé de cellules vivantes sans noyaux et qui sont devenues transparentes. Si un objet est très proche, l’œil accommode en augmentant la convergence du cristallin qui se bombe. Avec l’âge le cristallin perd en souplesse, la personne éprouve des difficultés pour accommoder, c’est la presbytie caractérisée par une vision floue des objets trop proches. 2. Les photorécepteurs de la rétine : cônes et bâtonnets 2.1. Vision centrale et périphérique : tout les sépare ! « Expérience de Mariotte : fixer la croix avec votre œil droit et l’œil gauche fermé en vous rapprochant lentement ; que constatez-vous pour le point ? Réponse : .......................................... ......................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................... ». Cette expérience prouve que certaines zones de la rétine ne détectent pas l’image formée sur celle-ci : c’est le point aveugle qui correspond au départ du nerf optique. L. Guérin Page 38 sur 71 Ecole Jeannine Manuel Cours première S année scolaire 2016-2017 Pb : comment la rétine détecte-t-elle la lumière d’un objet ? Voir TP rétine au microscope Observation au microscope d’une coupe de rétine X ? ; Coloration ? La rétine est composée de 3 couches de cellules, reliées entre elles : Les photorécepteurs (cônes et bâtonnets) : la stimulation d’un photorécepteur par un photon provoque la naissance d’un message nerveux qui sera envoyé au cerveau via le nerf optique. Les cellules bipolaires connectées aux photorécepteurs Les cellules ganglionnaires qui convergent en nerf optique L. Guérin Page 39 sur 71 Ecole Jeannine Manuel Cours première S année scolaire 2016-2017 Superposition photographie et schéma de la rétine – pour info ! L. Guérin Page 40 sur 71 Ecole Jeannine Manuel Cours première S année scolaire 2016-2017 Graphique répartition des cônes et bâtonnets sur la rétine L’axe de la rétine, appelée fovéa, est riche en cônes. La périphérie de la rétine est riche en bâtonnets. L. Guérin Page 41 sur 71 Ecole Jeannine Manuel Cours première S année scolaire 2016-2017 Graphique sensibilité des cônes et bâtonnets à la lumière Les bâtonnets sont plus sensibles que les cônes : seuil de stimulation 1000 fois supérieur. u m i è r e Photorécepteurs N. bipolaires Nerf optique N. ganglionnaires L Vision périphérique Acuité visuelle faible Vision nuances de gris Vision centrale (fovéa) Acuité visuelle forte Vision des couleurs Schéma comparatif vision centrale et vision périphérique Légendes : 3 types de cônes en RVB et les bâtonnets L. Guérin Page 42 sur 71 Ecole Jeannine Manuel Cours première S année scolaire 2016-2017 Explications : On constate qu’en vision centrale, au niveau de la fovéa, il y a une majorité de cônes. De plus les circuits nerveux sont linéaires à savoir : 1 cône 1 cellule bipolaire 1 cellule ganglionnaire. Donc bonne vision des couleurs et excellent acuité. On constate qu’en vision périphérique, loin de la fovéa, il y a une majorité de bâtonnets. De plus les circuits nerveux sont convergents à savoir : 5 bâtonnets 5 cellules bipolaires 1 cellule ganglionnaire. Donc bonne vision en nuance de gris et mauvaise acuité. La fovéa correspond à la zone axiale de la rétine qui permet une bonne acuité visuelle, c’est à dire être capable de discerner un petit objet situé loin. Le point aveugle lui correspond à une zone périphérique de la rétine correspondant au départ du nerf optique, sans photorécepteurs donc au point aveugle du test de Mariotte. Pour aller plus loin : logiciel Vision en téléchargement http://pedagogie.ac-toulouse.fr/svt/serveur/lycee/perez/oeil/oeilindex.htm L. Guérin Page 43 sur 71 Ecole Jeannine Manuel Cours première S année scolaire 2016-2017 2.2. Opsine S, opsine M, opsine L Il existe 3 types de cônes, qui se distinguent par le contenu du pigment visuel à savoir les opsines S, M, L. Chacune possède un pic d’absorption spécifique. Spectre d’absorption des opsines présentes dans les 3 types de cônes S, M, L Référence de l’opsine S Pic d’absorption (en nm) 437 M Vision de la couleur Verte 533 L Bleue Rouge 564 Si une de ces opsines est malformée, l’individu souffrira d’une anomalie de la vision des couleurs : c’est le daltonisme. Un même drapeau sera donc perçu différemment : La personne ne voit pas le rouge. Problème lié à l’opsine L L. Guérin Page 44 sur 71 La personne ne voit pas le vert. Problème lié à l’opsine M La personne ne voit pas le bleu. Problème lié à l’opsine S Ecole Jeannine Manuel Cours première S année scolaire 2016-2017 2.3. « Rien n'a de sens en biologie si ce n'est à la lumière de l'évolution » (Theodosius Dobjansky) Pb : les 3 opsines contenues dans les cônes sont-elles codées par 3 allèles d’un même gène ? Voir TP famille multigénique Les opsines S, M, L ne sont pas les 3 allèles d’un même gène opsine mais bien 3 gènes différents, localisés sur des chromosomes différents ! Cependant la comparaison des 3 gènes des opsines S, M, L chez l’Homme permet d’observer une très forte similitude qui ne peut s’expliquer par le simple hasard. Ces 3 gènes sont issus d’un gène ancestral. Au cours du temps, un même scénario en tryptique s’est reproduit : Duplication = accident génétique conduisant à une copie du gène Transposition = déplacement de la copie sur un locus différent sur le même ou un autre chromosome Mutations = changement de nucléotides qui s’accumulent sur les différentes copies du gène. Ces gènes formés à partir d’un gène ancestral, qui par duplication, transposition, mutation constituent une famille multigénique. Famille multigénique des opsines L. Guérin Page 45 sur 71 Ecole Jeannine Manuel Cours première S année scolaire 2016-2017 Dichromate ou trichromate Certains primates (= singes) du Nouveau monde (= Amérique) sont dichromates. Ceux de l’Ancien monde (= Asie + Afrique) sont trichromates comme l’Homme. En effet, ils possèdent 3 gènes codant pour 3 opsines S, M, L impliqués respectivement dans la vision du bleu, vert, rouge. Les dichromates, eux n’en possèdent que 2. La comparaison de la séquence du gène codant pour l’opsine S, chez différents primates permet de constater une forte ressemblance. PLUS LE % DE RESSEMBLANCE EST ELEVE ET PLUS LES ESPECES SONT PROCHES AU SENS EVOLUTIF. Ainsi les plus proches cousins de l’Homme sont le bonobo et le chimpanzé (99.7 % de similitude pour l’opsine S). Pour aller plus loin : http://acces.ens-lyon.fr/acces/ressources/neurosciences/vision/enseigner/pigments-retiniens-etevolution/les-photorecepteurs-retiniens-un-produit-de-levolution L. Guérin Page 46 sur 71 Ecole Jeannine Manuel Cours première S année scolaire 2016-2017 3. Sans le cerveau, impossible de voir Pb : quelles parties du cerveau traitent-elles les informations provenant de la rétine ? France Inter « sur les épaules de Darwin » du 08 mars 2014 & TP IRMf Les photorécepteurs émettent des messages nerveux qui sont véhiculés via les 2 nerfs optiques. Ils se croisent au niveau du chiasma optique, puis ils se projettent sur les aires visuelles primaires V1, situées dans la partie occipitale du cerveau. Le cheminement des messages nerveux depuis la rétine jusqu’aux aires visuelles est complexe puisque les informations perçues par la rétine de l’œil gauche ou droit sont en partie traitées par l’aire visuelle opposée. En effet, au niveau du chiasma optique 50% des fibres sont croisées. Relation générale entre la rétine et le cortex Schéma cortex : emplacement des 4 lobes principaux L. Guérin Page 47 sur 71 Ecole Jeannine Manuel Cours première S année scolaire 2016-2017 A proximité des aires visuelles primaires V1, il existe d’autres zones cérébrales associées au mécanisme de la vision. Elles traitent chacune, un aspect spécifique de la vision : perception de la couleur, de la forme, du mouvement, etc. Schéma cortex - détail des aires visuelles dans la partie occipitale L. Guérin Page 48 sur 71 Ecole Jeannine Manuel Cours première S année scolaire 2016-2017 Ainsi, on distingue les zones suivantes : VI = aire visuelle primaire V2 « Perception visuelle au sens large » V3 : traite les informations relatives à la forme V4 : traite les informations relatives à la couleur V5 : traite les informations relatives au mouvement - encore appelée MT Les informations issues de l'aire V1 sont séparées en deux voies distinctes au-delà des aires V2 et V3 : Voie dorsale = voie du « où » : impliquée dans la vision spatiale Voie ventrale = voie du « quoi » : impliquée dans la reconnaissance des visages ou objet. On distingue : o Gyrus fusiforme droit : reconnaissance des visages o Gyrus fusiforme gauche : reconnaissance des mots L. Guérin Page 49 sur 71 Ecole Jeannine Manuel Cours première S année scolaire 2016-2017 4. Compréhension de la vision au niveau cellulaire : neurones – drogues - plasticité neuronale 4.1. Découverte du neurone Le neurone est la cellule caractéristique de notre système nerveux central (cerveau dans le crâne + moelle épinière dans la colonne vertébrale). Comme toutes cellules, elle est délimitée par une membrane avec à l’intérieur du cytoplasme dans lequel flotte divers organites comme le noyau, les mitochondries, etc. La singularité du neurone tient dans sa forme. C’est une cellule avec 2 types de longs prolongements cytoplasmiques : plusieurs dendrites et un axone. Les neurones ne sont jamais isolés et constituent un vaste réseau de neurone via des « zones de contact » appelées synapses. < Schéma de neurones La fonction principale des neurones est de transmettre une information appelée message nerveux sous la forme d’un signal électrique élémentaire : le potentiel d’action (voir cours de TS). Comme tout signal électrique, la séparation physique entre 2 neurones adjacents, empêche la transmission directe du message nerveux au niveau d’une synapse. C’est sans compter sur le génialissime mécanisme de transmission synaptique avec un enchainement d’étapes rondement synchronisées… L. Guérin Page 50 sur 71 Ecole Jeannine Manuel Cours première S année scolaire 2016-2017 Schéma général de la transmission du message nerveux Schéma bilan de la transmission synaptique (source mcgill.cerveau) Une fois de plus, c’est la complémentarité entre 2 protéines (ici le neurotransmetteur libéré par le neurone pré-synaptique et le récepteur du neurone post-synaptique) qui est à l’origine de la réponse biologique. L. Guérin Page 51 sur 71 Ecole Jeannine Manuel Cours première S année scolaire 2016-2017 4.2. L’action des drogues sur le cerveau ; exemple le LSD sur la vision Remarque : de très nombreuses drogues agissent sur une zone bien particulière de notre cerveau : le noyau accumbens impliqué dans le circuit de récompense. En effet, l’évolution a « mis en place » dans notre cerveau des régions dont le rôle est de « récompenser » l’exécution de ces fonctions vitales par une sensation agréable (pour se nourrir, se reproduire, etc.) La dopamine est le neurotransmetteur qui est libéré par les neurones de cette zone. Presque toutes les drogues qui créent une dépendance élèvent artificiellement la quantité de dopamine dans les circuits de la récompense. En plus du phénomène de dépendance, les drogues vont surtout dérégler le bon fonctionnement du système nerveux en perturbant la transmission synaptique. Les drogues agissent soit en imitant, en stimulant ou en bloquant l’effet de certains neurotransmetteurs. Le LSD appartient à la catégorie des drogues qui provoquent des hallucinations en particulier visuelles. L’usage du LSD peut générer des accidents psychiatriques graves et durables. La redescente peut être très désagréable : l’usager peut se retrouver dans un état confusionnel pouvant s’accompagner d’angoisses, de crises de panique, de trouble paranoïde, de phobies et de délire. Cette drogue possède une structure très proche d’un neurotransmetteur, la sérotonine, que l’on retrouve sécrétée par les neurones des aires visuelles. L. Guérin Page 52 sur 71 Ecole Jeannine Manuel Cours première S année scolaire 2016-2017 4.3. Plasticité du cerveau & apprentissage Aucun neurone isolé ne contient en lui-même l'information nécessaire à la restitution d'un souvenir. L'apprentissage repose sur la plasticité des circuits de notre cerveau, c'est-à-dire la capacité des neurones à modifier de façon durable l'efficacité de leur transmission synaptique. On peut donc dire que le cerveau stocke de l'information dans des réseaux de synapses modifiées (la disposition de ces synapses constituant l'information) et qu'il récupère cette information en activant ces réseaux. < Schéma plasticité du cerveau Dans cet exemple, la personne apprend un mot ce qui sollicite 3 régions de notre cerveau : le cortex visuel pour reconnaître le mot écrit ; le cortex auditif pour identifier le mot à l’oral ; le cortex associatif pour le replacer dans un contexte général. * L. Guérin * Page 53 sur 71 * Ecole Jeannine Manuel Cours première S année scolaire 2016-2017 Pour info, complètement hors programme mais tout simplement passionnant L’apprentissage se comprend avant tout au niveau de la synapse et par l’intermédiaire du phénomène de potentialisation à long terme (PLT). L’hippocampe est une structure cérébrale grandement impliquée dans la mémoire à long terme. Les neurones de l’hippocampe présentent une plasticité remarquable. Certains de ceux-ci, lorsqu’ils reçoivent plusieurs influx nerveux sur une courte période, renforcent la connexion synaptique qui a reçu ces influx. Cette augmentation de l’efficacité de cette synapse peut durer des heures, des jours, voire des semaines. Le mécanisme de potentialisation à long terme, impliquant le neurotransmetteur glutamate, est brièvement schématisé dans les 4 étapes ci-dessous : Récepteur type 1 : AMPA Récepteur type 2 : NMDA NB : l’entrée de calcium sera capitale pour la suite puisque qu’elle conditionne le renforcement sur le long terme de cette synapse. Schéma de la polarisation à long terme – pour info ! L. Guérin Page 54 sur 71 Ecole Jeannine Manuel Cours première S année scolaire 2016-2017 Chapitre G : Devenir femme ou homme Pb : comment se met en place l’appareil reproducteur chez l’embryon ? 1. Appareils reproducteurs mâle et femelle Epididyme Testicule Vésicule séminale Canal déférent Prostate Vessie Pénis Photographie dissection souris mâle – Merci à Romain Réglade L. Guérin Page 55 sur 71 Ecole Jeannine Manuel Cours première S année scolaire 2016-2017 Femelle Male Gonades 2 ovaires 2 testicules Gamètes Ovules Spermatozoïdes Voies génitales 2 trompes + 1 utérus Glandes annexes Organe d’accouplement 1 vagin 2 épididymes + 2 canaux déférents 2 Vésicules séminales + 1 prostate Comparaison appareil reproducteur : homme – femme 1 pénis 2. L’appareil reproducteur chez l’embryon Avant 12 semaines, l’embryon n’est pas sexué : Gonade non différenciée Rein Canaux de Wolff Uretère Canaux de Muller Sinus uro-génital Appareil reproducteur chez l’embryon (logiciel Différenciation) – A connaitre Comment passer de ce stade indifférencié aux structures fonctionnelles de l’adulte ? Dans l’ordre chronologique, on distingue : Le sexe génétique (XX ou XY) qui est déterminé dès la fécondation. Le sexe gonadique = différenciation des gonades indifférenciées en testicule ou en ovaire. Cette étape se déroule vers la __ semaine. Le sexe phénotypique = correspond aux transformations des canaux de Wolff et/ou Muller en canaux déférents, vésicules séminales, trompe, utérus… Cette étape se déroule vers la __ semaine. La puberté : les gonades deviennent fonctionnelles et produisent des gamètes. Cette étape se déroule vers 14 ans. L. Guérin Page 56 sur 71 Ecole Jeannine Manuel Cours première S année scolaire 2016-2017 3. Le contrôle hormonal de la différenciation sexuelle chez l’embryon Pb : quels mécanismes régulent la différenciation des testicules et des ovaires ? Voir TD différenciation Protocole Résultats Mâle = témoin Dvt Wolff – Rg° Müller Mâle + ablation gonades Rg° Wolff – Dvt° Müller Mâle + ablation gonades = témoin Mâle + ablation gonades + greffe testicules Mâle + ablation gonades = témoin Mâle + ablation gonades + implant testostérone Mâle + ablation gonades = témoin Mâle + ablation gonades + implant AMH Mâle + ablation gonade = témoin Mâle + ablation gonades + implant oestrogène Rg° Wolff – Dvt° Müller Dvt Wolff – Rg° Müller Rg° Wolff – Dvt° Müller Dvt Wolff – Dvt Müller Rg° Wolff – Dvt° Müller Rg° Wolff – Rg° Müller Rg° Wolff – Dvt° Müller Rg° Wolff – Dvt° Müller Femelle = témoin Rg° Wolff – Dvt Müller Femelle + ablation gonades Rg° Wolff – Dvt Müller Interprétations Gonades contrôlent le Dvt Wollf et Rg° Müller Le contrôle des gonades est de type hormonal Testostérone est l’hormone responsable du dvt de Wolff AMH est l’hormone responsable de Rg° de Müller Œstrogène ne joue aucun rôle dans la différenciation La différenciation se fait sans l’intervention des gonades donc sans hormone D’après le logiciel « Différenciation » Chez l’homme, le chromosome Y porte un gène SRY qui s’exprime après quelques semaines chez l’embryon et qui va déclencher la différenciation des gonades indifférenciées en testicules. A partir de là, tout s’enchaine : Développement des Cx de Wolff et différenciation en canaux déférents, vésicules séminales, grâce à l’action de la testostérone produite par les testicules. Régression des Cx de Müller grâce à l’action de l’AMH (Anti Müllerienne Hormone) produite par les testicules. Chez la femme : Régression des Cx de Wolff sans hormone Développement des Cx de Müller et différenciation en trompes, utérus sans hormone Après la puberté, les gonades produisent massivement des hormones (testostérone, œstrogènes, progestérone) qui sont responsables du développement des caractères sexuels secondaires (pilosité, développement mammaire, mue…) et de la production de gamètes. L. Guérin Page 57 sur 71 Ecole Jeannine Manuel Cours première S année scolaire 2016-2017 Schéma bilan de la différenciation sexuelle – à connaitre L. Guérin Page 58 sur 71 Ecole Jeannine Manuel Cours première S année scolaire 2016-2017 Chapitre H: communication hormonale et reproduction humaine Pb : comment les appareils reproducteurs masculin et féminin sont-ils régulés après la puberté ? 1. La régulation des fonctions reproductrices chez l’homme 1.1. Les 2 fonctions du testicule : exocrine et endocrine Schéma coupe testicule – à connaître – Académie Dijon Tube séminifère = production de spermatozoïdes Cellules de Leydig = production de testostérone Schéma d’un spermatozoïde L. Guérin Page 59 sur 71 Ecole Jeannine Manuel Cours première S année scolaire 2016-2017 SERIE D’EXPERIENCES PERMETTANT DE COMPRENDRE LE FONCTIONNEMENT DES GONADES CHEZ L’HOMME Exp A B C D E F G H I J K L. Guérin Observations ou descriptions des expériences La castration avant la puberté provoque la stérilité et s’accompagne d’un développement d’un phénotype féminin. L’injection par voie intraveineuse de testostérone chez un individu castré rétablit les caractères sexuels IIe masculins. En l’absence de cellules de Sertoli, l’individu est stérile mais possède des caractères sexuels IIe masculins. En l’absence des cellules de Leydig, l’individu est stérile et ne développe pas de caractères sexuels IIe masculins. La stérilité peut être temporairement rétablie par injection de testostérone. Chez l’homme adulte, la testostéronémie est pratiquement constante. INTERPRETATIONS A + L : Les testicules sécrètent les gamètes ♂ et des facteurs masculinisant (androgènes). A + B : les testicules produisent de la testostérone (qui agit par voie sanguine = hormone) responsable des caractères sexuels II C + L : Les cellules de Sertoli joue un rôle dans la spermatogenèse mais pas dans la fabrication d’hormone ♂. D + L : Les cellules de Leydig fabrique l’hormone ♂ qui semble agir sur le maintien de la spermatogenèse. Cette constance est due à l’équilibre entre production et dégradation de l’hormone ♂. Chez certains adultes qui développent des troubles de l’hypophyse, on observe F + L : L’hypophyse joue un rôle dans la une impuissance et une atrophie des régulation de la production de la testicules avec arrêt de la sécrétion de testostérone et de la spermatogenèse. testostérone. L’injection d’extraits hypophysaires chez F+ G : L’action de l’hypophyse des animaux hypophysectomisés permet s’effectue par l’intervention d’hormone de rétablir les fonctions reproductrices. (s). Les injections séparées de FSH et de LH (protéines extraites de l’hypophyse) F+H: entraîne : La FSH stimule la spermatogenèse en - Le rétablissement de la agissant sur les cellules de Sertoli ; spermatogenèse pour la FSH seule ; La LH stimule la production de testostérone par les cellules de Leydig. - Une augmentation de la testostéronémie pour le LH seule. Une lésion partielle ou une anesthésie I+ L : l’hypothalamus exerce une action d’une région de l’hypothalamus entraîne stimulante sur les sécrétions un arrêt de la sécrétion des hypophysaires. gonadostimulines hypophysaires. L’injection régulière de GnRH (neurohormone* de nature protéique I+ J : l’hypothalamus sécrète la GnRH extraite de l’hypothalamus) rétablit la qui agit sur l’hypophyse mais pas sur les sécrétion de LH et FSH en cas de testicules. Seules, FSH et LH sont défaillance hypophysaire. La GnRH n’a actives sur les gonades. aucune action directe sur les testicules. Chez les animaux castrés, le taux de LH K + L : les testicules exercent un Page 60 sur 71 Ecole Jeannine Manuel Cours première S L année scolaire 2016-2017 augmente alors que l’injection de testostérone le fait diminuer. Mâle sans intervention : mâle fertile et caractères sexuels secondaires normaux rétrocontrôle négatif sur l’hypophyse. Les testicules produisent des spz et de la testostérone Neuro-hormone* = substance chimique fabriquée par les neurones puis déversée dans la circulation sanguine pour aller agir sur des cellules-cibles. 1.2. Régulation de la testostéronémie (= concentration de testostérone dans le sang) 1.2.1. L’hypothalamus régule les sécrétions de l’hypophyse Les neurones de l’hypothalamus sécrètent une neuro-hormone : la GnRH. Elle est déversée dans les vaisseaux sanguins, du système porte hypothalamo-hypophysaire, ce qui permet son action au niveau de la glande hypophyse située en dessous. Relation entre hypothalamus et hypophyse – pour info L. Guérin Page 61 sur 71 Ecole Jeannine Manuel Cours première S année scolaire 2016-2017 1.2.2. L’hypophyse régule les sécrétions des testicules L’hypophyse, à son tour, sécrète 2 hormones qui agissent sur les 2 testicules : LH : stimule sécrétion de testostérone par les cellules de Leydig FSH : stimule la spermatogenèse 1.2.3. Les testicules exercent un rétrocontrôle négatif sur le complexe hypothalamohypophysaire La testostérone exerce un rétrocontrôle négatif sur le complexe hypothalamo-hypophysaire, ce qui permet la stabilité du taux de testostérone. En effet : ↑ Testostérone ↓sécrétion GnRH ↓ sécrétion FSH et LF ↓sécrétion de testostérone = retour à la normale L. Guérin Page 62 sur 71 Ecole Jeannine Manuel Cours première S année scolaire 2016-2017 Hypothalamus Influences extérieures = Lumière, alimentation, stress… GnRH Hypophyse FSH LH Cellules de Leydig Sécrétion de testostérone Tubes séminifères Spermatogenèse TESTOSTERONE Testicules Stimulation Inhibition = rétrocontrôle négatif Caractères sexuels primaire et secondaire En gras et MAJUSCULE = les hormones En souligné et minuscule = les structures Schéma fonctionnel des fonctions reproductives chez l’homme – à connaître L. Guérin Page 63 sur 71 Ecole Jeannine Manuel Cours première S année scolaire 2016-2017 2. La régulation des fonctions reproductrices chez la femme 2.1. Une activité cyclique de l’ovaire, de l’utérus, des hormones 24 FSH (mUixml-1) LH 20 Pic de LH et FSH 24 h avant l’ovulation 16 LH 12 8 4 J0 J5 J7 J14 Follicule en croissance 12 8 4 0 J0 Règles 16 J5 progestérone (ngxml-1) 16 J0 J7 J28 ovulation J14 corps jaune J21 J28 progestérone oestradiol J5 J7 J14 J21 J14 J21 endomètre J0 J5 J7 filance (cm) 12 J21 oestradiol (pgxml-1) 0 FSH 400 300 200 100 0 Dentelle J28 utérine J28 filance de la glaire cervicale 8 4 0 J0 J5 J7 J14 J21 J28 J0 J5 J7 J14 J21 J28 T° interne (°C) 37 Les cycles chez la femme (durée théorique de 28 jours) – à connaître L. Guérin Page 64 sur 71 Ecole Jeannine Manuel Cours première S année scolaire 2016-2017 Schéma d’une coupe d’ovaire – pour info L. Guérin Page 65 sur 71 Ecole Jeannine Manuel Cours première S année scolaire 2016-2017 Schéma follicule mûr juste avant l’ovulation – à connaître Chez la femme, on assiste à des modifications cycliques de : Utérus : avant l’ovulation la muqueuse utérine = endomètre, se développe. Après l’ovulation, les glandes à mucus se développent : on parle de la dentelle utérine propice à l’accueil d’un embryon. Sans fécondation, cette muqueuse utérine est détruite : ce sont les règles. Ovaires : avant l’ovulation, un follicule contenant un ovule achève son développe = follicule cavitaire. L’ovulation correspond à l’expulsion de l’ovule de l’ovaire, libéré dans une trompe. Après l’ovulation, le follicule vide évolue en corps jaune. Sécrétions hormonales : œstrogènes et progestérone sont produites cycliquement par les ovaires. 2.2. Le contrôle exercé par le complexe hypothalamo-hypophysaire Comme chez l’homme, le fonctionnement des ovaires chez la femme est régulé par le complexe hypothalamo-hypophysaire : Les neurones de l’hypothalamus sécrètent de la GnRH qui est une neurohormone. La GnRH a pour cellules cibles celles de l’hypophyse. Elle stimule alors la sécrétion de le LH et de la FSH. La FSH stimule en particulier le développement des follicules. La LH (pic juste avant l’ovulation) stimule l’ovulation. L. Guérin Page 66 sur 71 Ecole Jeannine Manuel Cours première S année scolaire 2016-2017 Pb : comment synchroniser l’ovaire et l’utérus, l’ovulation et la dentelle utérine afin que l’ovulation intervienne au bon moment ? Chez la femme, le complexe hypothalamo-hypophysaire (= CHH) contrôle la production de progestérone et œstradiol. Les cellules du complexe hypothalamo-hypophysaire possèdent des récepteurs à la progestérone et œstradiol : il y a un rétrocontrôle. En début de cycle, les faibles concentrations en œstradiol provoquent un rétrocontrôle négatif sur le CHH GnRH, FSH, LH, faibles. Le développement d’un follicule provoque la production d’œstradiol : il va y avoir alors inversion et donc rétrocontrôle positif GnRH, FSH, LH, augmentent = pic de LH vers le 14ème jour qui déclenche l’ovulation. Puis le follicule se transforme en corps jaune, qui produit de l’œstradiol et de la progestérone qui exercent à nouveau un rétrocontrôle négatif sur le CHH : GnRH, FSH, LH faibles. http://www.youtube.com/watch?v=QRCXPopieD0 En bleu rétrocontrôle négatif - En rouge rétrocontrole positif Schéma fonctionnel des fonctions reproductives chez la femme – à connaitre L. Guérin Page 67 sur 71 Ecole Jeannine Manuel Cours première S année scolaire 2016-2017 3. La maîtrise de la reproduction – procréation médicalement assistée Schéma bilan contraception et MPA – à connaître – Belin page 235 L. Guérin Page 68 sur 71 Ecole Jeannine Manuel Cours première S année scolaire 2016-2017 Chapitre I : la production agricole Pb : comment augmenter la production agricole pour nourrir 7 milliards d’humains sans impacter l’environnement ? 1. De l’écosystème à l’agrosystème Champs de blé dans la Beauce Forêt de Rambouillet La comparaison de 2 paysages proches de Paris, la forêt de Rambouillet et un champ de blé dans la Beauce suggère à priori peu de ressemblances. Et pourtant il s’agit dans les 2 cas, d’un paysage avec une biocénose, c’est à dire un ensemble d’êtres vivants, animaux et végétaux, peuplant un milieu. La biodiversité est très restreinte dans le cas du champ de blé car l’Homme contrôle volontairement le développement de la parcelle pour produire ici une céréale avec le moins possible d’intrus. Pourtant la productivité primaire (masse de matière organique fabriquée par hectare et par an par l’ensemble des végétaux) dans les 2 cas est assurée par les végétaux verts. En effet les plantes chlorophylliennes sont capables, grâce à la photosynthèse, de transformer les substances minérales (CO2, H2O et des sels minéraux) en molécules organiques (glucose = C6H12O6) en utilisant l’énergie solaire. >> Dans un agrosystème, comme le champ de céréales, l’Homme cherche à tout prix à augmenter la productivité primaire c’est à dire le rendement. Ci-contre quelques exemples parlant de l’amélioration du rendement en (quintal par hectare) particulièrement parlant. L. Guérin Page 69 sur 71 Ecole Jeannine Manuel Cours première S année scolaire 2016-2017 2. Améliorer les rendements Engrais NPK N = azote pour la protéine P = phosphore pour l’ADN K = potassium Produits phytosanitaires Herbicide = tue les autres plantes Fongicide = tue les champignons parasites Insecticide = tue les insectes ravageurs Agrosystème : champ de blé Pb : quelle dose d’engrais pour optimiser la croissance ? TP : culture sous serre Il est inutile de dépasser l’apport préconisé en engrais car au-delà de cette valeur, l’engrais limite la croissance et on obtient l’effet inverse. Par contre cet apport excédentaire d’engrais est préjudiciable pour l’écosystème (voir algues vertes ci-dessous). La recherche à tout prix de l’amélioration des rendements est malheureusement synonyme de graves dommages environnementaux : Pollution des nappes d’eau par les nitrates et son corollaire les algues vertes Pollution des nappes d’eau par les pesticides L. Guérin Page 70 sur 71 Ecole Jeannine Manuel Cours première S année scolaire 2016-2017 Régression de la population d’abeilles et son corollaire, moins de pollinisation Epuisement des sols mis à nu Erosion des sols Diminution de la biodiversité L. Guérin Page 71 sur 71 Ecole Jeannine Manuel
